Lưu trữ cho từ khóa: Main field coils

CUỘN DÂY CỘNG HƯỞNG TỪ (MRI COILS)

Hoàng Văn Trung

1. Nam châm điện và cuộn dây

Về bản chất, máy cộng hưởng từ dùng nguyên lý từ trường để tạo ảnh. Để tạo ra từ trường thì để có thể dùng nam châm vĩnh cửu hoặc nam châm điện. Nam châm vĩnh cửu muốn tạo ra một từ trường lớn thì đòi hỏi cần một nam châm có kích thước khổng lồ. Người ta đã nghiên cứu cải tiến chất liệu từ khi dùng nam châm vĩnh cửu, nhưng cũng dừng lại ở từ lực cỡ 0.4T. Do đó, để đơn giản hơn, người ta dùng nam châm điện để tạo ra một từ trường lớn. Nguyên tắc của nam châm điện là cuộn dây quấn quanh lõi sắt non. Khi có dòng điện chạy qua cuộn dây thì sinh ra từ trường. Tuy nhiên để tạo ra các từ trường thu nhận tín hiệu khác nhau đòi hỏi phải có các cuộn dây (coils) ở các vị trí khác nhau để tạo ra từ trường biến thiên.


Hình 1. Cấu tạo nam châm điện. Có tác dụng tạo ra từ trường tĩnh.

2. Cấu tạo máy MRI và các loại coils

Cấu tạo máy MRI gồm bốn phần chính:

(1) Nam châm tạo từ trường B0 (main field coils). Nam châm này sẽ tạo ra từ trường B0 đồng nhất cố định của máy. Từ lực của từ trường B0 này sẽ đi kèm với tên của máy MRI, ví dụ 1.5Tesla, 3Tesla.

(2) Cuộn dây tạo từ trường biến thiên theo không gian (gradient coils). Các cuộn dây này tạo ra từ trường biến thiên theo không gian, tương ứng với Gx, Gy và Gz. Các từ trường biến thiên theo không gian này là cần thiết để chọn lớp cắt. Ngoài ra, nó còn để xác định vị trí trong lớp cắt được chọn thông qua việc mã hoá pha và mã hoá tần số từ trường M.

(3) Cuộn phát thu sóng điện từ RF (radiofrequency coil). Để tạo ra từ trường B1 làm xoay từ trường M ra khỏi chiều của từ trường B0 và để thu nhận tín hiệu cộng hưởng do quá trình xoay của từ trường M về lại chiều ban đầu dưới tác dụng của B0. Cấu tạo của cuộn này có thể thay đổi tuỳ thuộc theo cơ quan cần quan tâm để đạt được hình ảnh tốt nhất về cơ quan đó.

(4) Hệ thống máy tính xử lý.

Ngoài ra có coil chèn và các coil bề mặt bệnh nhân:

(5) Cuộn dây chèn (shim coils). Coil chèn hoặc quá trình prescan đều làm cho từ trường đồng nhất hơn, nâng cao chất lượng hình ảnh.

Manual prescan là gì?


Mỗi lần thực hiện một chuỗi xung, các chuỗi xung không thực hiện ngay lập tức mà có một khoảng trễ, khoảng trễ này đó được gọi là Prescan. Quá trình này diễn ra một cách tự động (automatic prescan) nhưng cũng có thể thực hiện thủ công (manual prescan). Trong quá trình này, máy sẽ thực hiện một số thủ tục giúp nâng cao hiệu quả và tối ưu chuỗi xung cần thực hiện.

[collapse]

(6) Cuộn dây bề mặt bệnh nhân (patient coils). Chủ yếu để thu nhận tín hiệu từ trường. Phủ theo các cấu trúc giải phẫu. Có nhiều loại như Phased and Parallel Arrays.


Hình 2. Cấu tạo máy MRI gồm bốn phần chính: nam châm tạo từ trường B0, cuộn dây tạo từ trường biến thiên theo không gian G (Gx, Gy, Gz), cuộn phát thu sóng điện từ và hệ thống máy tính xử lý.



Hình 3. Mặt cắt ngang đại diện của máy MRI siêu dẫn cho thấy sự sắp xếp đan xen của các cuộn dây (coils). Cả cuộn dây siêu dẫn (superconducting coils) và cuộn dây điện trở (resistive shim coils) đều được hiển thị. Hai loại cuộn dây bề mặt bệnh nhân (patient coils) khác nhau cũng được minh họa: mảng cuộn dây chỉ nhận tín hiệu ở cột sống (a receive only spine coil array) và cuộn dây đầu gối truyền/nhận tín hiệu (a transmit/receive knee coil).

Các vị trí cuộn dây tương đối có thể được liệt kê từ ngoài vào trong:
→ Cuộn dây từ trường chính B0 (Main field B0 Coils): Các cuộn dây nam châm chính (principal magnet windings) cộng với cuộn đây đệm siêu dẫn và cuộn dây chắn (superconducting shim and shield coils).
       → Cuộn dây chèn (Shim Coils): để cải thiện tính đồng nhất.
           → Cuộn dây thang từ (Gradient Coils): để tạo ảnh, bao gồm cả tấm chắn hoạt động (active shields) của chúng.
               → Cuộn dây tần số RF (Radiofrequency Body Coil): truyền trường B1.
                     → Cuộn dây bề mặt (Patient coils): chủ yếu để phát hiện tín hiệu, một số truyền / nhận tín hiệu).


Hình 4. Hình ảnh một số loại coils



Hình 5. Hình ảnh một số loại coils


Hình 6. Whole-body coil để chụp mạch máu



Hình 7. Cấu tạo của coil

Tham khảo

  1. https://circuitglobe.com/
  2. http://mriquestions.com/array-coils.html
  3. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6175221/figure/jmri26187-fig-0001/
  4. https://mrt-kt-pozvonochnika.ru/article/na-kakom-apparate-delat-mrt-pozvonochnika
  5. http://www.e-mri.com.ua/g-scan/
  6. http://diavatly.com/index.php/khkt/khoahoc/241-thit-b-cng-hng-t-ht-nhan-mri-magnetic-resonance-image

[collapse]